專利名稱：甲醇、合成氨原料氣制造方法
技術領域：
本發明涉及一種甲醇、合成氨原料氣制造方法。
背景技術：
生產甲醇、合成氨的原料為煤炭、油類、天然氣等含碳物質，目前，全 球的資源面臨枯竭，石油、煤炭、天然氣等原料價格攀升，已嚴重威脅著我 們的生產、生活，也使國民經濟的可持續發展受到制約，更令以山西無煙煤 為原料的小氮肥行業苦不堪言。
小氮肥大都聯產甲醇，絕大多數是采用山西無煙塊煤(少數使用焦炭) 作原料，近年來由于塊煤價格上漲，企業又采用山西無煙煤沫制造型煤(煤 棒或煤球)，在固定床煤氣發生爐內氣化來制造甲醇、合成氨的原料氣。由于 原料煤中都含有一定的硫，所以原料氣要經過脫硫后，進行一氧化碳的變換、 二氧化碳的脫除，最后經原料氣的精制，把氣體送入甲醇反應器或合成氨反 應器來生產甲醇、合成氨產品。

發明內容
本發明的目的是提供一種成本低、環保效果好的甲醇、合成氨原料氣制 造方法。
為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是 一種甲醇、合成氨原料 氣制造方法，其特點在于首先將生物原料固化成型；成型后的生物原料與 氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、 C02、 H2、 N2的混合原料煤氣； 混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣。生物原料其中包括草、木本等生物原料。
所述成型后的生物原料與氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與 無煙煤混合得到混合原料，混合原料中生物原料與無煙煤按重量份數配比為 1-2: 3;然后混合原料與氣化劑進行氣化反應。
所述氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。
本發明的優點效果是我國是農業大國有著豐富的農作物秸稈、殼、秧。 光秸稈產量每年達6-7億噸。林、木業生產中有著豐富的枝梢、皮、沫等薪 柴，也是一個不小的數目，兩者合計年產量達10億噸以上。而年年復生，是
3不含硫的清潔能源，其化學成分都含有甲醇、合成氨原料氣中所需的碳、氫、 氧等元素，通過加工、固化成型，在煤氣發生爐中氣化，產生甲醇、合成氨 原料氣來生產液體燃料——甲醇和農作物的糧食——合成氨，同時解決了生 物垃圾的污染，保護環境。也給農民增加收入，是農業的新的經濟增長點。
，具體實施方式
下面用具體實施例對本發明做進一步描述
實施例l:
一種甲醇、合成氨原料氣制造方法，首先將生物原料固化成型；成型后
的生物原料與氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、 C02、 H2、 &的混 合原料煤氣；混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣；成型后的生物原料與 氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與無煙煤混合得到混合原料，混 合原料中生物原料與無煙煤按重量份數配比為l: 3;然后混合原料與氣化劑 進行氣化反應;在本實施例中，成型后的生物原料密度達到0.9—1.2克/立 方厘米；在本實施例中，成型后的生物原料強度不小于無煙塊煤；在本實施 例中，氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。 實施例2:
一種甲醇、合成氨原料氣制造方法，首先將生物原料固化成型；成型后 的生物原料與氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、 C02、 H2、 &的混 合原料煤氣；混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣；成型后的生物原料與 氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與無煙煤混合得到混合原料，混 合原料中生物原料與無煙煤按重量份數配比為2:3;然后混合原料與氣化劑 進行氣化反應；在本實施例中，成型后的生物原料密度達到0.9—1.2克/立 方厘米；在本實施例中，成型后的生物原料強度大于無煙煤沫制造的型煤； 在本實施例中，氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。
實施例3:
一種甲醇、合成氨原料氣制造方法，首先將生物原料固化成型；成型后 的生物原料與氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、 C02、 H2、 N2的混 合原料煤氣；混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣；成型后的生物原料與 氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與無煙煤混合得到混合原料，混 合原料中生物原料與無煙煤按重量份數配比為1.5: 3;然后混合原料與氣化劑進行氣化反應；在本實施例中，成型后的生物原料密度達到0.9—1.2克/ 立方厘米；在本實施例中，成型后的生物原料強度不小于無煙塊煤；在本實 施例中，氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。 實施例4:
一種甲醇、合成氨原料氣制造方法，首先將生物原料固化成型；成型后 的生物原料與氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、 C02、 H2、 N2的混 合原料煤氣；混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣；在本實施例中，成型 后的生物原料與氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與焦碳混合得到 混合原料，混合原料中生物原料與焦碳按重量份數配比為1-2: 3;然后混合 原料與氣化劑進行氣化反應；在本實施例中，成型后的生物原料密度達到0.9
一1.2克/立方厘米；在本實施例中，成型后的生物原料強度不小于無煙塊煤； 在本實施例中，成型后的生物原料強度大于無煙煤沫制造的型煤；在本實施 例中，混合原料中生物原料與焦碳按重量份數最佳配比為h 3;在本實施例
中，氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。
在本發明中，草、木本生物原料的固化成型，可利用現有的秸稈成型機 來完成，秸桿成型機可把農作物秸稈、花生殼、稻、麥殼、玉米芯、雜草、 樹枝、樹皮、鋸末、刨花等利用環模或平模技術，使鍘短的秸稈等在秸稈成
型機的成型腔內連續受力擠壓成型，壓縮后體積縮小10—15倍，密度達到0. 9 一1.2克/立方厘米，其強度不小于無煙塊煤，大于無煙煤沫制造的型煤。從 而克服了秸稈等重量輕、體積大又難以規模化利用的缺點。若生物原料固化 成型然后入爐氣化連續生產，還可利用生物原料出成型機后可達200'C的擠壓 熱能，就等于入爐生物原料的預熱，能量利用更為合理；成型后的生物原料， 由于成模的不同，其形狀可以制成C 33 X 50腿的圓柱形生物原料或者32 X46 X50mm的長方體生物原料，生物原料的粒度大小是固定床煤氣爐的最佳要求。 生物原料的熱值為3700—4700Kcal/kg,生物原料中碳元素的含量隨生物原料 的種類而變化， 一般在50%左右，因此2kg左右的生物原料與lkg的山西無煙 煤的碳元素相當。
生物原料成型后在固定床煤氣爐中氣化，可以單獨燒用也可以和無煙塊 煤、無煙型煤、焦碳分別混燒使用。為了利用現有煤氣生產系統，以便于氣
5化時工藝條件的調整、掌握， 一般以與無煙煤按重量小于2/3的比例混用。 生物原料在煤氣發生爐中的氣化原理與煤焦的氣化原理大致相同，都是與氣 化劑間歇多循環反應生產CO、 C02、 H2，氣化劑其中包括空氣與水蒸汽，由本 發明制造出的甲醇、合成氨原料氣中還含有N2 。那么CO和H 2作為生產甲 醇的原料氣，而H2和^則是生產合成氨的原料氣。 其反應式C+02—C0+Q
C+02—C02+Q
C+H20—C0+H2-Q
C+H20—C02+H2-Q
在固定床煤氣爐中每150秒一個制氣循環，每個循環由吹風——上吹 制氣——下吹制氣——二次上吹——空氣吹凈五個階段組成，各階段 的交換由油壓站提供的油壓動力來帶動各閥門的開閉完成。在C2600咖的煤 氣發生爐生產時， 一般吹風時的空氣流量為400mV分，風壓〈180mmHg，制氣 時，水蒸氣溫度要大于或等于2(XrC，流量3-5為噸/小時，壓力小于0, 05MPa， 微機控制，自動化生產。
由本發明制造出甲醇、合成氨原料氣，然后對甲醇、合成氨原料氣首先 進行靜電除焦油得到無焦油原料煤氣；無焦油原料煤氣經過脫硫后，進行一 氧化碳的變換、二氧化碳的脫除，最后經原料氣的精制，把氣體送入甲醇反 應器、合成氨反應器來生產甲醇、合成氨產品。從甲醇反應器中得到甲醇產 品，從氨反應器中得到氨產品。
生物原料氣化與天然煤焦氣化的比較
(1) 由于生物塊煤的比重較山西無煙煤輕，燃燒速度較天然煤焦快。因 而入煤氣爐氣化劑的流速及壓力要較單燒煤焦來的低。
(2) 由于生物原料燃燒速度快，整個煤氣爐中床層通氣性強，因而整個 氣化速度加快，注意生物原料與無煙煤混燒時要摻混均勻，并且注意燃料層 高度的控制，既防止燃料層過低形成風洞，又防止過高使原料帶出煤氣爐外。
(3) 生物原料的揮發分較高，煤氣中焦油含量高，煤氣靜電除焦油的 能力要加大，同時也要注意煤氣中副反應產物甲烷含量的變化。
(4) 生物原料的灰量小且強度低，生物原料與無煙煤混燒有利于提高 反應溫度，減少煤焦結疤的程度，對氣化反應有利；且整個氣化過程中下灰
6量少。煤氣中硫含量低，減輕了煤氣脫硫負荷，減少了硫對大氣的污染，當 然也可用高硫煤與生物原料混用，以降低無煙煤的平均成本。
(5)生物原料氣化生產甲醇、合成氨在技術上可靠，在經濟上更為可 行原料收購約200元/噸，每噸加工電耗60元/噸，鍘切費用50元/噸，
人工費15元/噸，合計325元/噸，成本低，投資省，見效快。
據國際可再生能源組織預測，地下石油、天然氣及煤的儲量按目前的利 用速率，只夠使用50多年。草、木本生物原料作為可再生資源，固化成型作 為燃料，特別是作為煤化工產業的原料，其高品位利用是未來能源開發的方 向。
我國小氮肥行業分布廣，規模小，幾乎縣縣都有小化肥廠，這正是發展 秸稈等生物原料氣化的優勢，既為舉步維艱的小化肥找到了出路，又為生物 原料的高品位利用提供了條件，布點加工，布點氣化，方便運輸，運來生物 原料后生產出甲醇、合成氨產品，也極方便地返回農田和農業機械化生產。
生物原料、燃料的利用轉化符合國家的能源政策，符合建設新農村有關 秸稈綜合利用的戰略，也是增加農民收入的途徑，每畝的秸稈收入可達近百 元，也可鼓勵有條件的地方利用荒山、荒地發展生物原料的作物種植，讓農 民擁有一個屬于自己的取之不盡用之不竭的綠色銀行，國家擁有了一個年復 --年不斷再生的綠色煤田。
生物原料生產甲醇、合成氨是變廢為寶、保護環境的重大舉措。秸稈和 生物垃圾已成為了一個重大的社會課題，成了社會頑疾，也嚴重地影響著城 鄉的面貌，有的農村是在田間焚燒污染大氣，而把它固化成型、氣化后轉化 為農作物及機動機車的糧食，使之造福人類，符合科學發展觀的宗旨；同時， 利用草、木本生物原料加工成氨，取之于農再利用于農這本身就是一個經濟 循環。
權利要求
1、一種甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于首先將生物原料固化成型；成型后的生物原料與氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、CO2、H2、N2的混合原料煤氣；混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣。
2、 根據權利要求1所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于:所述成型后的生物原料與氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與無煙煤混合得到混合原料，混合原料中生物原料與無煙煤按重量份數配比為l-2: 3;然后混合原料與氣化劑進行氣化反應。
3、 根據權利要求1所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于: 所述成型后的生物原料與氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與焦碳 混合得到混合原料，混合原料中生物原料與焦碳按重量份數配比為1-2: 3; 然后混合原料與氣化劑進行氣化反應。
4、 根據權利要求1所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于所述成型后的生物原料密度達到0. 9_1. 2克/立方厘米。
5、 根據權利要求4所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于-所述成型后的生物原料強度不小于無煙塊煤。
6、 根據權利要求4所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于所述成型后的生物原料強度大于無煙煤沫制造的型煤。
7、 根據權利要求2所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于-所述混合原料中生物原料與無煙煤按重量份數最佳配比為1: 3。
8、 根據權利要求3所述的甲醇、合成氨原料氣制造方法，其特征在于-所述混合原料中生物原料與焦碳按重量份數最佳配比為1: 3。
9、 根據權利要求l或2或3或4或5或6或7或8所述的甲醇、合成 氨原料氣制造方法，其特征在于所述氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。
全文摘要
一種成本低、環保效果好的甲醇、合成氨原料氣制造方法，首先將生物原料固化成型；成型后的生物原料與氣化劑進行氣化反應，氣化反應產生含有CO、CO₂、H₂、N₂的混合原料煤氣；混合原料煤氣即為甲醇、合成氨原料氣；生物原料其中包括草、木本等生物原料；所述成型后的生物原料與氣化劑進行氣化前，先將成型后的生物原料與無煙煤混合得到混合原料，混合原料中生物原料與無煙煤按重量份數配比為1-2∶3；然后混合原料與氣化劑進行氣化反應；所述氣化劑其中包括空氣與水蒸汽。
文檔編號C10J3/00GK101486927SQ200910014148
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月11日 優先權日2009年2月11日
發明者孫軍友, 王承信 申請人:王承信